UNIVERSIDAD DE VALLADOLID
ESCUELA DE INGENIERIAS INDUSTRIALES
Grado en Ingeniería en Organización Industrial
ANALISIS Y SIMULACION DEL MODELO DE
ONDA VERDE EN EL BARRIO DE LA
RONDILLA
Autor:
Salvador Ortega, David
Tutores:
Pérez Blanco, Esteban
Pérez Rueda, María Ángeles
Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica,
Expresión Gráfica en la Ingeniería, Ingeniería Cartográfica, Geodesia y Fotogrametría, Ingeniería Mecánica e
Ingeniería de los Procesos de Fabricación
-AGRADECIMIENTOS-
AGRADECIMIENTOS
Me gustaría expresar mi agradecimiento a todas las personas que de una manera u otra me han ayudado en la realización de este trabajo fin de grado, y que han estado conmigo durante todos estos años de carrera.
Especialmente a mis padres y mi hermana, que me han apoyado en los buenos y en los malos momentos, y sin los que no hubiera sido posible llevar a cabo esta etapa de mi vida.
A mis compañeros, Luis, Miguel, Javier, Saúl, Alberto, Yeray, Marco y otros tantos que me dejo, por su gran apoyo y los tantos buenos momentos que hemos pasado.
A mis amigos, por sus ánimos y compañía durante estos y tantos años.
A todos los profesores y el personal que están día a día en la Escuela de Ingenierías Industriales, y que me han ayudado a formarme como Ingeniero de Organización Industrial.
Y finalmente, a D. Esteban Pérez Blanco por la oportunidad de realizar este trabajo fin de agrado, por su ayuda y dedicación en ponerme en contacto con el Ayuntamiento de Valladolid para la toma de datos, y en definitiva por su inestimable colaboración.
-RESUMEN Y PALABRAS CLAVE-
RESUMEN
Como consecuencia del crecimiento urbanístico de la ciudad de Valladolid y del aumento del tráfico que circula por el barrio de la Rondilla, este ha pasado de formar parte de las afueras a convertirse en parte del centro de la ciudad, lo que ha provocado que la capacidad de sus vías no sea suficiente para descargar todo el volumen de tráfico, especialmente en las vías arteriales de entrada al barrio.
Con la realización de este trabajo y la ayuda del software de simulación de tráfico AIMSUN, plantearemos un modelo de la Rondilla que nos ayude a analizar y mejorar esta congestión. Para ello, se verá la importancia de la coordinación semafórica en estas vías de mayor circulación y los beneficios de un correcto ajuste de los desfase en estas para lograr el modelo de Onda Verde.
Este análisis servirá además, como base a futuros estudios de tráfico mucho más amplios.
PALABRAS CLAVE
-ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DEL MODELO DE ONDA VERDE EN EL BARRIO DE LA RONDILLA-
ÍNDICE DE CONTENIDOS
CAPÍTULO 1- INTRODUCCIÓN ... 19
1.1.- INTRODUCCIÓN ... 3
1.2.- JUSTIFICACIÓN DEL TFG ... 4
1.3.- OBJETIVOS DEL TFG ... 5
1.4.- DISTRIBUCION DE LA MEMORIA ... 6
CAPÍTULO 2- INGENIERÍA DE TRÁFICO ... 7
2.1.- CONCEPTOS GENERALES DE TRÁFICO ... 9
2.1.1.- PLANIFICACIÓN VIAL ... 10
2.1.2.- ORGANIZACIÓN DE LA INGENIERÍA DE TRÁFICO ... 11
2.1.3.- CONCLUSIONES... 13
2.2.- CARACTERÍSTICAS BÁSICAS ... 13
2.2.1.- COMPOSICIÓN ... 14
2.2.2.- INTENSIDAD ... 14
2.2.3.- VELOCIDAD ... 15
2.2.4.- DENSIDAD ... 16
2.2.5.- RELACIÓN ENTRE INTENSIDAD Y VELOCIDAD ... 16
2.3.- CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO ... 18
2.3.1.- CAPACIDAD ... 18
2.3.2.- NIVELES DE SERVICIO ... 20
2.3.3.- CAPACIDAD EN INTERSECCIONES CON SEMÁFOROS ... 22
2.3.4.- CALIDAD DE SERVICIO ... 23
2.4.- CONTROL DEL TRÁFICO RODADO ... 23
2.4.1.- CANALIZACIÓN ... 25
2.4.2.- COMUNICACIONES ... 25
2.4.3.- LÍMITES DE VELOCIDAD... 26
2.5.- DISPOSITIVOS DE CONTROL DEL TRÁFICO ... 26
2.5.1.- SEÑALES ... 26
2.5.2.- MARCAS ... 27
2.5.3.- SEMÁFOROS ... 27
2.5.3.2.- CÁLCULO DE PLANES ... 31
2.5.3.3- SISTEMA DINÁMICO DE CONTROL DE TRÁFICO ... 35
CAPÍTULO 3- PLANIFICACIÓN Y ORGANIZACIÓN DEL TRANSPORTE ... 37
3.1.- ESTUDIO DEL TRANSPORTE: AFOROS ... 39
3.1.1.- OBJETIVOS DE LOS AFOROS ... 39
3.1.2.- TÉCNICAS DE AFORO ... 39
3.1.3.- AFOROS EN ZONAS URBANAS ... 41
3.2- PLANIFICACIÓN DEL TRANSPORTE ... 42
3.2.1- ETAPAS DE LA PLANIFICACION ... 43
3.2.2- CONCEPTO DE COSTE ... 44
3.2.3- PLANIFICACIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA VIARIA ... 46
3.2.4.- ENCUESTAS PARA EL ESTUDIO DE LA DEMANDA ... 55
CAPÍTULO 4- SOFTWARE AIMSUN ... 59
4.1.- INTRODUCCIÓN AL SOFTWARE AIMSUN ... 61
4.2.- DESARROLLO DE UN MODELO AIMSUN ... 62
4.2.1.- EDICION DE UN MODELO AIMSUN ... 63
4.2.1.1.- ZONA E INTERVALO DE TIEMPO DE ESTUDIO ... 63
4.2.1.2.- BASE CARTOGRÁFICA ... 64
4.2.1.3.- MODELADO DE LA GEOMETRÍA ... 64
4.2.1.4.- MODELADO DE LA DEMANDA DE TRÁFICO ... 66
4.2.1.5.- PLAN DE CONTROL SEMAFÓRICO ... 69
4.2.1.6.- PLAN DE TRANSPORTE PÚBLICO ... 70
4.2.1.7.- REPRESENTACION DE PEATONES ... 72
4.2.2.- TIPOS DE MODELADO ... 74
4.2.2.1.- MODELADO MICROSCOPICO O ASIGNACIÓN DINÁMICA DE TRÁFICO. ... 78
4.2.2.2.- MODELADO MACROSCÓPICO O ASIGNACIÓN ESTÁTICA DE TRÁFICO ... 86
4.2.3.- VERIFICACIÓN, CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN ... 91
CAPÍTULO 5- ESTUDIO, ANÁLISIS Y CONSTRUCCIÓN DEL MODELO ... 95
5.1.- INTRODUCCIÓN ... 97
5.2.- CONSTRUCCION DEL MODELO ... 98
5.2.1- DATOS DE PARTIDA... 98
-ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DEL MODELO DE ONDA VERDE EN EL BARRIO DE LA RONDILLA-
5.2.3.- REALIZACION DEL MODELO ... 103
5.2.3.1.- DETERMINACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO ... 103
5.2.3.2.- INTERVALO DE TIEMPO A ESTUDIAR ... 107
5.2.3.3.- IMPORTACION DE BASE CARTOGRÁFICA ... 109
5.2.3.4.- MODELADO DE LA GEOMETRIA ... 109
5.2.3.5.- MODELADO DE LA DEMANDA DE TRÁFICO ... 112
5.2.3.6.- PLAN DE CONTROL SEMAFÓRICO Y TRANSPORTE PÚBLICO ... 117
5.2.3.7.- PARAMETROS DE EJECUCIÓN DE LA SIMULACIONES ... 121
5.3.- VERIFICACION, CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN ... 123
5.3.1.- VERIFICACIÓN DEL MODELO ... 123
5.3.2.- CALIBRACIÓN DEL MODELO ... 124
5.3.2.1.- PARAMETROS DE LOS VEHICULOS ... 125
5.3.2.2.- PARAMETROS GLOBALES ... 127
5.3.2.3.- PARAMETROS LOCALES ... 131
5.3.3.- VALIDACIÓN DEL MODELO ... 135
5.3.3.1.- MÉTODO DE VALIDACIÓN... 135
5.3.3.2.- VALIDACIÓN DEL MODELO ... 137
5.4.- ANALISIS DE RESULTADOS DEL MODELO ... 141
5.4.1.- MAPAS DE FLUJO Y DENSIDAD DE TRÁFICO ... 142
5.4.2.- ANALISIS DE PARÁMETROS GLOBALES ... 144
5.4.3.- OTRAS CARACTERISTICAS DE LA RED ... 152
CAPÍTULO 6- ANÁLISIS DE LAS PROPUESTAS DE TRÁFICO ... 157
6.1.- INTRODUCCIÓN ... 159
6.2.- ONDA U OLA VERDE ... 159
6.3.- ANALISIS DE LOS PROBLEMAS DE TRÁFICO ... 160
6.4.- PROPUESTAS DE TRÁFICO ... 161
6.4.1- FALLO EN UN GRUPO SEMAFORICO DE LA RED ... 163
6.4.1.1- ANALISIS DE PARAMETROS GLOBALES ... 164
6.4.1.2- OTRAS CARACTERISTICAS DE LA RED ... 170
6.4.1.3- CONCLUSIONES FINALES ... 174
6.4.2- MODELO DE ONDA VERDE ... 175
6.4.2.1- ANALISIS DE PARAMETROS GLOBALES ... 178
6.4.2.2- OTRAS CARACTERISTICAS DE LA RED ... 184
6.4.3- CREACIÓN DE UN NUEVO GRUPO SEMAFORICO EN LA RED ... 188
6.4.3.1- ANALISIS DE PARAMETROS GLOBALES ... 191
6.4.3.2- OTRAS CARACTRISTICAS DE LA RED ... 199
6.4.3.3- CONCLUSIONES FINALES ... 202
6.5.- RESULTADOS Y CONCLUSIONES DE LAS PROPUESTAS DE TRÁFICO ... 203
CAPÍTULO 7- ESTUDIO ECONÓMICO ... 205
7.1.- INTRODUCCIÓN ... 207
7.1.1. COSTES DIRECTOS Y COSTES INDIRECTOS ... 207
7.2. COSTES DIRECTOS ... 208
7.2.1. COSTE DE PERSONAL ... 208
7.2.2. COSTES DE LOS EQUIPOS ... 214
7.2.3. COSTES DE MATERIALES ... 215
7.3. COSTES INDIRECTOS ... 215
7.4. COSTES TOTALES DEL PROYECTO ... 216
CAPÍTULO 8- CONCLUSIONES ... 219
8.1.- CONCLUSIONES ... 221
8.2.- LÍNEAS FUTURAS DE INVESTIGACIÓN ... 223
BIBLIOGRAFÍA ... 225
ANEXO ... 229
A.1.- DATOS CEDIDOS POR EL AYUNTAMIENTO DE VALLADOLID ... 231
A.1.1.- DATOS DE PUNTOS DE AFORO PERMANENTE O ESPIRAS ... 231
-ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DEL MODELO DE ONDA VERDE EN EL BARRIO DE LA RONDILLA-
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1: Relación Intensidad-Velocidad ... 17
Figura 2.2: Capacidad máxima de un carril ... 20
Figura 2.3: Niveles de servicio ... 21
Figura 2.4. Ejemplo de Diagrama Espacio-Tiempo ... 32
Figura 2.5. Ejemplo de Onda Verde para vías de único sentido ... 33
Figura 2.6. Ejemplo de Onda Verde para vías de doble sentido ... 34
Figura 2.7. Control Dinámico de Tráfico por Ordenador ... 36
Figura 4.1: Diferentes tipos de secciones ... 65
Figura 4.2: Ejemplo Intersección Rondilla Santa Teresa-Santa Clara ... 65
Figura 4.3: Red definida a partir de estados de trafico ... 68
Figura 4.4: Ejemplo Grupo semafórico. Intersección 203 ... 69
Figura 4.5: Ejemplo Ciclo semafórico. Intersección 203 ... 70
Figura 4.6: Ejemplo Destello verde. Intersección 203... 70
Figura 4.7: Ejemplo Línea de transporte público. Línea 17-Ida ... 71
Figura 4.8: Características Línea de transporte público. Línea 17-Ida ... 71
Figura 4.9: Plan de transporte publico... 72
Figura 4.10: Ejemplo de representación de peatones mediante LEGION ... 73
Figura 4.11: Ejemplo Ruta O/D de peatones ... 74
Figura 4.12: Función de demora AIMSUN. Sección 289 ... 76
Figura 4.13: Ejemplo Atributos estáticos de un vehículo durante la simulación de la red ... 81
Figura 4.14: Ejemplo Atributos dinámicos de un vehículo durante la simulación de la red ... 82
Figura 4.15: Ejemplo del camino de un vehículo durante la simulación de la red... 82
Figura 4.16: Distancia recorrida y velocidad media de un vehículo durante la simulación de la red ... 83
Figura 4.17: Ejemplo de Modo de vista. Flujo de vehículos simulado para cada sección ... 84
Figura 4.18: Ejemplo de Etiqueta dinámica. Flujo de vehículos en la sección ... 85
Figura 4.19: Ejemplo de Editor. Densidad y velocidad de una sección ... 86
Figura 4.20: Relación volumen/capacidad representada según colores en cada sección ... 87
Figura 4.21: Volumen y tiempo de viaje para cada sección y tipo de vehículo ... 88
Figura 4.22: Porcentaje y volumen de giro sección a sección ... 88
Figura 4.23: Asignación de caminos en la red ... 89
Figura 4.24: Localización óptima de detectores en la red ... 90
Figura 4.25: Esquema Verificación, calibración, validación ... 91
Figura 4.26: Verificación, calibración, validación... 92
Figura 5.1: CAD inicial aportado zona de Valladolid ... 98
Figura 5.2: Mapa zona de estudio de la Rondilla ... 99
Figura 5.3: Situación de semáforos en la intersección Rondilla Santa Teresa-Cardenal Torquemada ... 100
Figura 5.4: Ciclos semafóricos en la intersección Rondilla Santa Teresa-Cardenal Torquemada ... 101
Figura 5.5: Datos de Aforo permanente de la subárea de la Rondilla expresados como IMD anual ... 102
Figura 5.6: Mapa de acceso a la ciudad de Valladolid ... 104
Figura 5.7: Situación de la zona de estudio del barrio de la Rondilla ... 105
Figura 5.8: Limites de nuestra zona de estudio ... 107
Figura 5.9: Distribución de viajes en Valladolid según periodo horario ... 108
Figura 5.10: Demanda de tráfico según periodo horario ... 108
Figura 5.11: Modelado final de la red en AIMSUN ... 110
Figura 5.12: Parámetros del Tipo de Vía de la red... 111
Figura 5.13: Ejemplo del modelado de intersecciones en la intersección 203 de la red ... 112
Figura 5.14: Configuración de la red de proyectos anteriores ... 113
Figura 5.15: Situación final de los centroides en la red ... 114
Figura 5.16: Matriz O/D inicial ... 115
Figura 5.17: Situación final de las espiras de la red en AIMSUN ... 116
Figura 5.18: Localización de las espiras PM20301 y PM21301 en AIMSUN ... 116
Figura 5.19: Matriz O/D final de nuestra red en AIMSUN ... 117
Figura 5.20: Plano de control semafórico del subárea de la Rondilla cedido por el Ayuntamiento de Valladolid ... 118
Figura 5.21: Ejemplo de modelado del grupo semafórico de la intersección 203 en AIMSUN ... 119
Figura 5.22: Ejemplo del diagrama de fases de la intersección 203 en AIMSUN . 120 Figura 5.22: Ejemplo del modelado de las Línea 17 de Ida del transporte público ... 121
Figura 5.23: Parámetros principales del Escenario Dinámico. ... 122
Figura 5.24: Parámetros de salida del Escenario Dinámico. ... 122
Figura 5.25: Parámetros para Coches ... 126
Figura 5.26: Parámetros para Buses y Camiones ... 126
Figura 5.27: Detalle del tiempo de calentamiento de la simulación ... 127
Figura 5.28: Valores para el Tiempo de reacción del Experimento ... 128
Figura 5.29: Forma de introducir vehículos en la simulación ... 129
Figura 5.30: Ciclo, Numero de intervalos y Pesos del Experimento ... 130
Figura 5.31: Capacidad y coste definidos por el usuario en cada sección de la red ... 130
Figura 5.32: Capacidad de las vías de la red en AIMSUN ... 132
Figura 5.33: Distancia a las zonas de cambio de carril ... 133
Figura 5.34: Definición de zonas de cambio de carril en AIMSUN ... 133
-ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DEL MODELO DE ONDA VERDE EN EL BARRIO DE LA RONDILLA-
Figura 5.36: Tipos de representación geométrica de las secciones de la red ... 135
Figura 5.37: Representación gráfica de valores (x, y) ... 136
Figura 5.38: Situación de los Detectores o PM (Puntos de Medida) de la red, facilitados por el Ayuntamiento de Valladolid ... 138
Figura 5.39: Situación final de espiras de la red en AIMSUN ... 138
Figura 5.40: Comparación del Aforo de los datos reales facilitados con los simulados en AIMSUN ... 139
Figura 5.41: Resultado final de la validación ... 140
Figura 5.42: Mapa de Flujo de Vehículos (Veh/h)... 142
Figura 5.43: Mapa de Densidad de Tráfico (Veh/Km) ... 143
Figura 5.44: Flujo de Vehículos (Veh/h) durante la hora punta ... 145
Figura 5.45: Flujo de Vehículos (Veh/h) durante dos horas de simulación ... 145
Figura 5.46: Densidad de Tráfico (Veh/Km) durante la hora punta ... 146
Figura 5.47: Densidad de Tráfico (Veh/Km) durante dos horas de simulación .... 146
Figura 5.48: Longitud media de cola (Veh) durante la hora punta ... 147
Figura 5.49: Longitud media de cola (Veh) durante dos horas de simulación ... 147
Figura 5.50: Tiempo de Demora (Seg/Km) durante la hora punta ... 148
Figura 5.51: Tiempo de Demora (Seg/Km) durante dos horas de simulación ... 149
Figura 5.52: Velocidad media (Km/h) durante la hora punta ... 149
Figura 5.53: Velocidad media (Km/h) durante dos horas de simulación ... 150
Figura 5.54: Tiempo de Viaje y Tiempo Total de Viaje ... 152
Figura 5.55: Tiempo de Parada y Número de Paradas... 153
Figura 5.56: Distancia Viajada y Velocidad media ... 154
Figura 6.1: Nodo 203, en la intersección de la calle Rondilla Santa Teresa con la calle Cardenal Torquemada ... 163
Figura 6.2: Desfase (Desplazamiento en AIMSUN) igual a ‘0’ en el grupo semafórico 203 ... 164
Figura 6.3: Comparación del Flujo de Vehículos (Veh/h). Fallo en la red ... 165
Figura 6.4: Comparación de la Densidad de Tráfico (Veh/Km). Fallo en la red .... 166
Figura 6.5: Comparación de la Longitud media de cola (Veh). Fallo en la red ... 167
Figura 6.6: Comparación del Tiempo de Demora (Seg/Km). Fallo en la red ... 168
Figura 6.7: Comparación de la Velocidad media (Km/h). Fallo en la red ... 169
Figura 6.8: Comparación del Tiempo total de viaje (Seg). Fallo en la red ... 171
Figura 6.9: Comparación del Tiempo de parada (Seg/Km) y el Número de paradas. Fallo en la red ... 172
Figura 6.10: Comparación de la Distancia total viajada (Km). Fallo en la red ... 173
Figura 6.11: Mapa de Flujo de Vehículos (Veh/h) del modelo real de la Rondilla 175 Figura 6.12: Grupos semafóricos en el subárea de la Rondilla ... 176
Figura 6.13: Diferencias entre los modelos de la intersección c/Rondilla Santa Teresa-c/Mirabel ... 178
Figura 6.14: Comparación del Flujo de Vehículos (Veh/h). Onda Verde ... 179
Figura 6.15: Comparación de la Densidad de Tráfico (Veh/Km). Onda Verde ... 180
Figura 6.17: Comparación del Tiempo de Demora (Seg/Km). Onda Verde ... 182
Figura 6.18: Comparación de la Velocidad media (Km/h). Onda Verde ... 183
Figura 6.19: Comparación del Tiempo total de viaje (Seg). Onda Verde ... 185
Figura 6.20: Comparación del Tiempo de parada (Seg/Km) y el Número de paradas. Onda Verde ... 186
Figura 6.21: Comparación de la Distancia total viajada (Km). Onda Verde ... 187
Figura 6.22: Situación actual de la intersección c/Rondilla Santa Teresa – c/Moradas ... 189
Figura 6.23: Nuevo grupos semafórico en la intersección c/Rondilla Santa Teresa – c/Moradas ... 190
Figura 6.24: Configuración final del nuevo grupo semafórico ... 190
Figura 6.25: Diagrama espacio-tiempo del nuevo grupo semafórico ... 191
Figura 6.26: Mapa de flujo de la intersección. Modelo Real... 192
Figura 6.27: Mapa de flujo de la intersección. Nuevo Grupo Semafórico ... 192
Figura 6.28: Comparación del Flujo de Vehículos (Veh/h). Nuevo Grupo Semafórico ... 193
Figura 6.29: Comparación de la Densidad de Tráfico (Veh/Km). Nuevo Grupo Semafórico ... 194
Figura 6.30: Comparación de la Longitud media de cola (Veh). Nuevo Grupo Semafórico ... 195
Figura 6.31: Comparación del Tiempo de Demora (Seg/Km). Nuevo Grupo Semafórico ... 197
Figura 6.32: Comparación de la Velocidad media (Km/h). Nuevo Grupo Semafórico ... 198
Figura 6.33: Comparación del Tiempo total de viaje (Seg). Nuevo Grupo Semafórico ... 199
Figura 6.34: Comparación del Tiempo de parada (Seg/Km) y el Número de paradas. Nuevo Grupo Semafórico ... 200
Tabla 6.23: Valores medios del Tiempo y Número de paradas. Nuevo Grupo Semafórico ... 201
Figura 6.35: Comparación de la Distancia Total recorrida (Km). Nuevo Grupo Semafórico ... 201
Figura A.1: Ubicación de las estaciones de aforo permanente ... 232
Figura A.2: Ubicación de los grupos semafóricos del subárea de la Rondilla ... 235
Figura A.3: Intersección 202. c/Rondilla Santa Teresa - c/Mirabel ... 236
Figura A.4: Intersección 203. c/Rondilla Santa Teresa - c/Cardenal Torquemada237 Figura A.5: Intersección 204. c/Gondomar - c/Santa Clara ... 238
Figura A.6: Intersección 220. Avenida Palencia - c/Amor de Dios... 239
Figura A.7: Intersección 221. Avenida Palencia - c/Penitencia ... 240
Figura A.8: Intersección 222. Avenida Palencia - c/Real de Burgos ... 241
Figura A.9: Intersección 226. c/Cardenal Torquemada - c/Tirso de Molina ... 242
Figura A.10: Intersección 227. c/Cardenal Torquemada - c/Cardenal Cisneros .. 243
-ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DEL MODELO DE ONDA VERDE EN EL BARRIO DE LA RONDILLA-
Figura A.12: Intersección 229. c/Cardenal Cisneros - c/Portillo Balboa ... 245
Figura A.13: Intersección 230. c/Soto - c/Cardenal Torquemada ... 246
Figura A.14: Intersección 231. c/Soto - c/Portillo Balboa ... 247
Figura A.15: Intersección 232. c/Cardenal Torquemada – c/Portillo Balboa ... 248
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 5.1: Análisis en valores medios de los parámetros globales ... 150Tabla 5.2: Valores medios de los parámetros de la red ... 154
Tabla 6.1: Valores medios del flujo de vehículos. Fallo en la red ... 165
Tabla 6.2: Valores medios de la densidad de tráfico. Fallo en la red ... 167
Tabla 6.3: Valores medios de la longitud media de cola. Fallo en la red ... 168
Tabla 6.4: Valores medios del tiempo de demora. Fallo en la red ... 169
Tabla 6.5: Valores medios de la velocidad media. Fallo en la red... 170
Tabla 6.6: Valores medios del tiempo Total de viaje. Fallo en la red ... 172
Tabla 6.7: Valores medios del Tiempo y Número de paradas. Fallo en la red ... 173
Tabla 6.8: Valores medios de la Distancia total viajada. Fallo en la red ... 174
Tabla 6.9: Valores medios del flujo de vehículos. Onda Verde ... 179
Tabla 6.10: Valores medios de la Densidad de Tráfico. Onda Verde ... 180
Tabla 6.11: Valores medios de la Longitud media de cola. Onda Verde ... 182
Tabla 6.12: Valores medios del Tiempo de Demora. Onda Verde ... 183
Tabla 6.13: Valores medios de la Velocidad media. Onda Verde ... 184
Tabla 6.14: Valores medios del Tiempo total de viaje. Onda Verde ... 185
Tabla 6.15: Valores medios del Tiempo y Número de paradas. Onda Verde ... 186
Tabla 6.16: Valores medios de la Distancia total viajada. Onda Verde ... 187
Tabla 6.17: Valores medios del flujo de vehículos. Nuevo Grupo Semafórico ... 194
Tabla 6.18: Valores medios de la Densidad de Tráfico. Nuevo Grupo Semafórico 195 Tabla 6.19: Valores medios de la Longitud media de cola. Nuevo Grupo Semafórico ... 196
Tabla 6.20: Valores medios del Tiempo de Demora. Nuevo Grupo Semafórico .... 197
Tabla 6.21: Valores medios de la Velocidad media. Nuevo Grupo Semafórico ... 198
Tabla 6.22: Valores medios del Tiempo total de viaje. Nuevo Grupo Semafórico. 200 Tabla 6.24: Valores medios de la Distancia total recorrida. Nuevo Grupo Semafórico ... 202
Tabla 6.25: Resultados finales de los modelos ... 203
Tabla 7.1: Coste mensual total del ingeniero ... 209
Tabla 7.2: Coste anual total del ingeniero ... 209
Tabla 7.4: Coste por hora del ingeniero ... 210
Tabla 7.5: Coste mensual total del director del proyecto ... 211
Tabla 7.6: Coste anual total del director del proyecto ... 211
Tabla 7.7: Coste por hora del director del proyecto ... 211
Tabla 7.8: Estimación de las horas invertidas por el ingeniero en el proyecto ... 212
Tabla 7.9: Estimación de las horas invertidas por el director en el proyecto ... 212
Tabla 7.10: Resumen de horas totales invertidas en la realización del proyecto . 213 Tabla 7.11: Coste total del personal de nuestro proyecto ... 213
Tabla 7.12: Coste total de los equipos de nuestro proyecto ... 214
Tabla 7.13: Coste total de los materiales de nuestro proyecto ... 215
Tabla 7.14: Costes directos totales de nuestro proyecto ... 215
Tabla 7.15: Costes indirectos totales de nuestro proyecto ... 216
Tabla 7.16: Costes totales de nuestro proyecto ... 216
C
APÍTULO
1
-ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DEL MODELO DE ONDA VERDE EN EL BARRIO DE LA RONDILLA-
David Salvador Ortega 3
1.1.- INTRODUCCIÓN
Hoy en día el transporte ha evolucionado de tal modo que se ha convertido en un elemento fundamental en nuestra rutina diaria, y cuyo progreso se encuentra también ligado al desarrollo de la movilidad urbana, que ha crecido de tal forma que es necesaria una nueva planificación de ella para adaptarse a las necesidades y exigencias actuales.
Del mismo modo, la ciudad se ha vuelto más compleja debido al desarrollo urbanístico y al aumento tanto del flujo como de las distancias a recorrer, lo que ha provocado que surjan nuevos problemas relativos a zonas que un principio se concibieron como apartadas del abundante flujo vial pero que ahora forman parte de él.
Junto con la evolución de las ciudades, se ha producido a la vez un crecimiento exponencial del parque automovilístico, que ha provocado que las infraestructuras iniciales queden obsoletas y que exista una difícil convivencia entre vehículo privado, transporte público y peatones, cada uno de los cuales reclaman su espacio en la vía urbana de forma que se garantice su movilidad y accesibilidad. Para ello, van a ser las administraciones las encargados de regular este espacio de forma que se logre un sistema eficaz de organización del tráfico.
En la búsqueda de esta correcta ordenación del tráfico, se van a buscar asimismo ciertos objetivos que buscan conseguir una movilidad sostenible y un uso moderado del vehículo privado, promoviendo e incentivando para ello tanto el uso del transporte público como una mejora en la integración de la vía y los peatones en su entorno, de forma que se garantice en mayor medida su seguridad.
A la vez, estos nuevos problemas que van apareciendo han de tener en cuenta conjuntamente aspectos políticos, económicos y técnicos a la hora de tratar la optimización de las calles y carreteras, ya que van a existir áreas donde debido a la falta de espacio o la existencia de problemas estructurales, no sea posible plantear soluciones de la forma más segura, eficaz y cómoda, y en cuyo caso se intentará solucionar los problemas existentes a partir de la optimización de los semáforos y el control de las vías correspondientes.
accesibilidad, de manera que se logre alcanzar una optimización desde un punto de vista universal.
1.2.- JUSTIFICACIÓN DEL TFG
Siguiendo la línea marcada dentro del Departamento de Ingeniería Mecánica e Ingeniería de Materiales de la Escuela de Ingenierías Industriales de Valladolid, se va a realizar un nuevo proyecto de tráfico, cuyo objetivo se basa en la búsqueda de la optimización y la mejora de la circulación en la ciudad de Valladolid, centrándose este para ello en la optimización semafórica de las principales vías arteriales del barrio de la Rondilla.
En este sentido, el barrio de la Rondilla se encuentra enmarcado al norte de la ciudad de Valladolid, teniendo sus límites geográficos marcados por los ríos Esgueva y Pisuerga por el Norte y Oeste respectivamente, la calle Rondilla de Santa Teresa por el Sur y los números impares de la calle Santa Clara y la Avenida Palencia por el Oeste; formando estas últimas las vías arteriales más importantes y con mayor tránsito del barrio, y que serán pues las principales vías objeto de estudio de este trabajo.
En sus inicios, el barrio de la Rondilla aparece como consecuencia de la expansión industrial y la afluencia en masa de inmigrantes del campo hacia la ciudad. Así, el barrio adquirió un carácter social con bastantes carencias que con el
paso de los años se han ido solucionando en la medida de lo posible.
En la actualidad, y debido con el paso del tiempo al aumento del parque
automovilístico y el correspondiente crecimiento urbanístico, las infraestructuras del barrio se han quedado obsoletas en cierta medida. Esto es originado en gran medida por el desarrollo y la expansión de la ciudad, lo que ha provocado que este barrio pasara a formar parte de una zona de paso hacia el centro de la ciudad, con los consiguientes problemas de circulación que ello conlleva. Entre estos problemas esta la formación de atascos, especialmente en hora punta, con la correspondiente pérdida de tiempo y una mayor contaminación, la falta de espacio en sus vías que dificulta el paso de los vehículos de emergencias o la imposibilidad en muchas ocasiones de encontrar aparcamiento en la zona.
En este contexto y en colaboración con el Excmo. Ayuntamiento de Valladolid aparece este Trabajo de Fin de Grado, que se encargara de analizar la circulación en la zona teniendo en cuenta los problemas de tráfico existentes, e intentara proponer soluciones que mejoren esta situación.
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David Salvador Ortega 5
estudio. A partir de este modelo se crearan a su vez otros modelos que representen las propuestas de tráfico planteadas y sus posibles efectos.
Todo este proceso de mejora se realizara analizando y valorando para ello, una gran cantidad de variables que definen el comportamiento de tráfico, como son el flujo de vehículos, la densidad del tráfico, los tiempos de viaje y de demora, la velocidad de los vehículos o la longitud de las colas entre otros.
1.3.- OBJETIVOS DEL TFG
Los principales objetivos que se van a buscar con la realización de este TFG van a ser:
Analizar a través del software AIMSUN los problemas relativos al tráfico rodado que existen actualmente en el barrio de la Rondilla, centrándonos para ello en el tramo más conflictico, es decir, en las horas punta de la circulación.
Exponer diferentes propuestas de tráfico centradas en la optimización semafórica de las vías arteriales o de entrada al barrio, al ser estas las que soportan mayor circulación y por tanto, en las que existirán mayores problemas. Estos modelos, van a simular diferentes situaciones que permitan:
Ver a través de la simulación de una caída en el sistema de control de tráfico de la red, la importancia de llevar a cabo un correcto mantenimiento de los semáforos y sus programas, que evite problemas de circulación.
Conseguir el modelo de Onda Verde que mejore los resultados, a partir del correcto ajuste de los de los desfases y repartos de tiempo de los semáforos en estas vías arteriales de mayor tránsito.
Observar a partir del desarrollo y modelado de un nuevo grupo semafórico en la red, la necesidad de actualizar la estructura de control del tráfico de la red, permitiendo giros en intersecciones que actualmente no están permitidos y que descargarían otros puntos más conflictivos, evitando de este modo problemas de congestionamiento.
Asimismo, como objetivos secundarios podemos destacar:
Integrar el modelo desarrollado en futuros proyectos propuestos en la zona de estudio como el análisis de la movilidad peatonal, o desarrollando un nuevo modelo en otras áreas de la ciudad.
Valorar la diversidad de posibilidades del software AIMSUN para una futura aplicación como herramienta de trabajo en análisis y simulación del tráfico rodado.
1.4.- DISTRIBUCION DE LA MEMORIA
El presente TFG se encuentra estructurado en ocho capítulos y un anexo, siguiendo el siguiente orden:
Capítulo 1 – Introducción
Capítulo 2 – Ingeniería de Trafico
Capítulo 3 – Planificación y Organización del Transporte
Capítulo 4 – Software AIMSUN
Capítulo 5 - Estudio, análisis y construcción del modelo
Capítulo 6 – Análisis de las propuestas de trafico
Capítulo 7 – Estudio Económico
Capítulo 8 – Conclusiones
Bibliografía
C
APÍTULO
2
I
NGENIERÍA DE
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2.1.- CONCEPTOS GENERALES DE TRÁFICO
En primer lugar, una definición de la Ingeniería de Trafico nos la proporciona el Instituto de Ingenieros de Tráfico de EEUU que la define como “la rama de la Ingeniería que trata del planeamiento, trazado y funcionamiento de las calles y carreteras, así como de los aparcamientos, terrenos colindantes y zonas de
influencia y de su relación con otros medios de transporte. Su objetivo final es que el movimiento de personas y mercancías se realice de la forma más segura, eficaz y cómoda”.
En esta definición, se incluyen todos los campos que abarca la Ingeniería de Tráfico, es decir, planeamiento, trazado y funcionamiento de las calles, que es el origen de la regulación del tráfico.
La Ingeniería de Tráfico en sus inicios se orientó hacia el campo de la ordenación de la circulación y de la seguridad vial, de forma que se pudiera conseguir un mayor rendimiento de las calles existentes, lo que implicaba a la policía. Sin embargo, a medida que fueron evolucionando los problemas de tráfico y con ellos la Ingeniería de Tráfico, se fueron imponiendo los criterios ingenieriles, de forma que esta se ha encaminado más hacia las funciones de planteamiento y trazado, centrándose en el campo del desarrollo y la regulación del transporte.
Además de la planificación, trazado y funcionamiento de las calles y carreteras, la Ingeniería de Tráfico como hemos dicho, también debe tener en cuenta los aparcamientos, terrenos colindantes y zonas de influencia y su relación con otros medios de transporte, ya que muchas veces las soluciones para muchos problemas de tráfico interno pasan por la construcción de una correcta red viaria exterior, optimizando todos los elementos que utilizan la red viaria y utilizando para ello estudios de velocidad, aforos o encuestas.
Se pone de manifiesto pues, que los campos que abarca la Ingeniería de Tráfico van desde la solución de pequeños problemas locales hasta la elaboración de complejos planes de transportes, y que ha sido aceptada así en todo el mundo.
De este modo, las actividades de la Ingeniería de Tráfico van a poder dividirse en dos grandes grupos, que a pesar de estar bien diferenciados, tienen muchos aspectos comunes.
El segundo grupo, que corresponde con el origen de esta rama de la Ingeniería, corresponde a la Ordenación de la circulación, y en general se dedica al estudio de actuaciones de acción inmediata. Su objetivo fundamental va a ser lograr el máximo rendimiento de las redes viarias existentes en la zona de estudio, intentando modificar su estructura en la menor medida posible o al menos realizando modificaciones muy pequeñas.
Hay que tener en cuenta que en la actualidad el transporte se intenta contemplar en todas sus formas de la manera más amplia posible, ya que no se van a poder aceptar soluciones parciales que sólo hagan referencia al problema de la circulación de los vehículos, especialmente en las zonas urbanas.
2.1.1.- PLANIFICACIÓN VIAL
Es importante recordar que el tráfico es un factor básico en la planificación de las calles y carreteras, ya que uno de sus principales objetivos es que la circulación funcione de la forma más eficaz posible.
De este modo, la Ingeniería de Tráfico ha de tener una participación importante junto con otras técnicas en todos los trabajos de planificación de infraestructuras. A continuación, vemos los diversos aspectos de la actuación de la ingeniería de tráfico en relación con su correspondiente planificación.
Recogida y análisis de datos
El primer requisito para abordar un problema es su conocimiento de una manera objetiva, puesto que estos datos son la base de todo trabajo científico o ingenieril, y no tratar de este modo con supuestas hipótesis.
Los datos van a poder ser recogidos por cualquiera, aunque hay que destacar que existen procedimientos muy bien calibrados para obtener con un coste mínimo los datos básicos que permiten tomar estas medidas adecuadas. La puesta a punto y el refinamiento de estos procedimientos ha sido uno de los éxitos de la Ingeniería de Tráfico.
Esta técnica de la recogida de datos se ha desarrollado hasta tal punto, que muchas veces se confunde la misión del ingeniero con la simple realización de unos aforos o con la preparación de una encuesta, olvidando así que dentro de sus funciones esto sólo va a representar un primer paso para conseguir los principales objetivos, que son:
El análisis crítico de las situaciones existentes
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También, se deberá tener en cuenta que una excesiva acumulación de datos va a representar un coste inútil y de esta forma se puede desviar la actuación de los ingenieros de los objetivos más importantes.
Planificación vial y de transportes
La planificación de las estructuras viarias, los sistemas de transportes y el estudio y comprobación de su comportamiento futuro, son algunas de las tareas esenciales de la Ingeniería de Tráfico.
En este campo, se impone la cooperación con otras técnicas y con los sistemas de transporte, que a pesar de no ser factores decisivos, pueden imponer la solución desde otros puntos de vista, aunque estos no sean los más adecuados.
Además, desde la aparición del vehículo privado, el transporte ha hecho evolucionar muchos conceptos básicos de la estructura de la ciudad, provocando un problema que existe tanto en las nuevas zonas urbanas como en las ciudades ya construidas.
Trazado
La Ingeniería de Tráfico va a tener un papel especialmente importante en el trazado de las intersecciones y enlaces de calles o carreteras.
Es por ello conveniente, que los ingenieros que realizan los proyectos de trazado tengan una formación adecuada en tráfico, y será positivo que en las tareas de revisión de los planos finales intervenga algún ingeniero especialista en tráfico.
Puede también valorarse como muy eficaz el que los ingenieros de tráfico tengan alguna intervención en las etapas finales del proyecto, completando así su intervención en la planificación funcional.
2.1.2.- ORGANIZACIÓN DE LA INGENIERÍA DE TRÁFICO
Como vemos a continuación, la Ingeniería de Tráfico va a poder prestar servicios a organismos muy diversos, como:
Administraciones de carreteras en relación con la planificación y ordenación del tráfico, especialmente fuera de las zonas urbanas
Municipios con problemas de ordenación de tráfico y planificación urbana
Administraciones que controlan el urbanismo en relación a la redacción y control de los planes
Determinados organismos privado, empresas de transportes, distribuidoras de carburantes o empresas de consultoría, que trabajan para alguno de los organismos citados
Por otro lado, si tenemos en cuenta una organización a escala municipal, hay que considerar que cada vez existen más problemas de circulación y estacionamiento. Esto es debido a que los parques de vehículos crecen rápidamente y las condiciones físicas de las ciudades mejoran muy poco a poco en la mayoría de los casos.
De estos primeros problemas de ordenación de tráfico suelen encargarse a la policía, aunque cada vez puede observarse más la tendencia de que al aumentar las dificultades se acude a la Ingeniería de Tráfico, aunque en la mayoría de los casos ésta no puede resolver muchos de los problemas ya que su origen está en la planificación de la propia ciudad.
Si esta tendencia de tener en cuenta el tráfico en la planificación urbana continua, será posible ordenar la circulación más eficazmente en futuras zonas urbanas. Aunque en ciudades importantes, hay ocasiones que no puede evitarse que en un futuro hayan de imponerse ciertas limitaciones al uso de los vehículos privados, a pesar de una planificación bien establecida.
Hay que tener en cuenta que actualmente las actividades de la Ingeniería de Tráfico aún están dedicadas a resolver los problemas de ordenación que ocupan la atención de la mayor parte de los ingenieros.
Una de las funciones más típicas de esta actividad es el estudio de medidas, tales como la señalización de las calles, el establecimiento de sentidos únicos, el control del estacionamiento o la prohibición de giros, todas ellas con el objetivo de obtener un mayor rendimiento de las vías existentes. De este modo, el arma fundamental de que disponen los ingenieros de tráfico para ordenar la circulación es la señalización, ya sea con semáforos, señales o marcas viales, mediante las cuales obligar a los conductores a cumplir las normas previamente establecidas.
La correcta ordenación del tráfico va a ser siempre necesaria para poder conseguir una circulación tanto segura como fluida. Esta fluidez del tráfico va a exigir medidas más ajustadas y su contribución ha sido decisiva para el desarrollo de la Ingeniería de Tráfico en todo el mundo, especialmente en las zonas urbanas.
Otra razón para aumentar el cuidado en la ordenación del tráfico, va a ser el mejorar la integración de la vía en su entorno y reducir así su impacto negativo en los que menos se benefician de su uso ya sean en unas ocasiones los peatones y en otras las personas que viven o trabajan en sus límites.
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hay que aplicar, generalmente imponiendo mayores restricciones a determinados usuarios, consiguiente de esta forma un mayor beneficio general.
2.1.3.- CONCLUSIONES
La Ingeniería de Tráfico está sometida a una intensa evolución que se presenta orientada principalmente hacia una mayor capacidad de su campo de acción y a una mayor tendencia al establecimiento de leyes.
Cuando llegó a Europa desde Estados Unidos, la Ingeniería de Tráfico era casi exclusivamente práctica, basada en observar cómo se cumplían unas determinadas leyes, sin tratar de justificarlas teóricamente. Los ingenieros europeos generalmente con mayor preparación teórica, pero con menos medios para reunir y analizar datos, han tratado de llegar a leyes análogas basándose en razonamientos teóricos, de forma que cada día, la Ingeniería de Tráfico se enriquece con teorías más razonadas.
La tendencia a ampliar el campo de acción de la Ingeniería de Tráfico parece también una aportación europea ya que la Ingeniería de Tráfico surgió en América como una consecuencia de la expansión del automóvil privado, que en un principio parecía se iba a convertir en el único medio de transporte, pero sin embargo en las ciudades europeas se observó como el automóvil creaba problemas imposibles, resultando necesario estudiar conjuntamente la solución del transporte privado y colectivo. Actualmente, existe ya una tendencia a extender el campo de la Ingeniería de Tráfico al más amplio de los transportes.
Pero estas técnicas, se complican aún más ya que también se ha comprobado que no es posible aislar el problema del transporte de otros aspectos del urbanismo, lo que provoca que la Ingeniería de Tráfico se vaya mezclando cada vez más con el urbanismo, hasta el punto que la técnica del tráfico se está convirtiendo en un aspecto fundamental del urbanismo, incluyéndose especialistas en transportes en los equipos dedicados al urbanismo.
2.2.- CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
En la Ingeniería de Trafico destacan tres características que no son independientes y que lo definen técnicamente:
Intensidad de tráfico, es decir, el número de vehículos que pasan por una determinada sección de la vía en una unidad de tiempo.
Velocidad, ya sea del conjunto de la corriente de tráfico o de los vehículos aislados.
Otras características, también interesantes para definir el tráfico son la separación entre vehículos, el intervalo o la densidad.
2.2.1.- COMPOSICIÓN
La composición o corriente de tráfico está formada por vehículos muy diversos, que se diferencian en cuanto a peso, dimensiones y velocidad.
En la mayor parte de los estudios de tráfico que se realizan en España se distinguen 7 clases de vehículos motorizados: motos, coches, camionetas, tractores agrícolas, camiones sin remolque, camiones con remolque y autocares. Los carros y bicicletas se van a considerar sólo en casos especiales.
Puesto que cada tipo de vehículo recorre anualmente (en media) un número distinto de kilómetros y utiliza con diferente frecuencia cada una de las vías, la composición del tráfico no coincide con la composición del parque de vehículos, sino que depende de la función y las características de la carretera que se considere. Además, está también varía con el tiempo.
2.2.2.- INTENSIDAD
Desde el punto de vista de la Ingeniería de Tráfico interesan dos estados de esta variable función del tiempo:
La Intensidad Media Diaria anual (IMD), que se define como el número de vehículos que pasan por una sección determinada de la vía durante un año, dividido por 365. Es decir, que puede considerarse como la intensidad de tráfico que corresponde al día medio del año.
Intensidad horaria punta, que se define como el número de vehículos que pasan por una sección durante la hora que se considera representativa de las condiciones de mayor circulación.
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La intensidad horaria punta va a ser más interesante desde el punto de vista de la ordenación, para determinar: capacidad de la vía, características de las intersecciones y enlaces, control de tráfico o coordinación de semáforos entre otros.
Se debe tener en cuenta que el correcto funcionamiento de una vía no se juzga por su capacidad para intensidades medias, sino para intensidades en hora punta. Puesto que la demanda de tráfico varía de forma continua, y en cambio la capacidad de la infraestructura en general lo hace escalonadamente, no es posible en cierto modo elegir normas rígidas para establecer la intensidad horaria del proyecto. Este va a ser por tanto un problema económico que puede estudiarse en cada caso, considerando los beneficios y costes que resultan de la existencia de ciertas congestiones de vehículos durante unas horas al año.
Puesto que lo más normal es que no se conozca la distribución horaria en todos los puntos y en cambio sea fácil estimar la IMD, es de mayor interés establecer qué porcentaje de la IMD equivale al tráfico de la hora del proyecto.
En España, excepto en vías turísticas, la intensidad de la hora 30 está comprendida entre el 8 y el 15% de la IMD, cifras que son inferiores a las americanas.
2.2.3.- VELOCIDAD
La velocidad es una de las definiciones más complejas del tráfico ya que al hablar de velocidad, es posible referirse a: la de un vehículo determinado, la de un grupo de vehículos o a una magnitud que tiene en cuenta a la vez las circunstancias ambientales y de la vía.
La velocidad de un determinado vehículo se puede definir de tres formas:
Velocidad local, es decir, la velocidad de un vehículo al atravesar una determinada sección de una vía.
Velocidad de circulación(Vc), que va a ser igual a la distancia recorrida en un tramo determinado dividida por el tiempo que el vehículo está en movimiento.
Velocidad de recorrido (Vr), o Velocidad momentánea (Vm), que es el
Otros conceptos de ‘velocidad’ van a tener también en cuenta las circunstancias de la vía, como:
La velocidad de proyecto, que se define como aquella que se toma como base para definir los elementos geométricos de la vía.
La velocidad de servicio, que se define como aquella a la que se puede circular por una determinada vía en situaciones atmosféricas favorables, con las condiciones de circulación existentes en cada momento y dentro de unos márgenes razonables de seguridad. Este concepto de velocidad tiene un gran interés en la definición de la capacidad y los niveles de servicio de los distintos tipos de calles y carreteras.
2.2.4.- DENSIDAD
En la Ingeniería de Tráfico, la densidad se va a definir como el número medio de vehículos en la vía por unidad de longitud y en un momento dado, resultando así:
L n d
Dónde:
d = densidad de vehículos en un instante de tiempo n = número de vehículos en la carretera
L = longitud de la carretera
2.2.5.- RELACIÓN ENTRE INTENSIDAD Y VELOCIDAD
Un aumento de la densidad va a corresponder a una reducción de la velocidad media, hasta llegar a un punto crítico que corresponde a la máxima intensidad. A partir de este punto van a decrecer ambas, tanto velocidad como intensidad. Este comportamiento se va a observar mejor en tramos completos que en secciones aisladas y los resultados van a ser de mayor consistencia, cuanto más largo sean los tramos.
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características geométricas y el control de sus accesos, y otras de agentes externos, como las condiciones atmosféricas.
La relación intensidad-velocidad media se va a poder representar por una curva del tipo de las que se recogen en la figura 2.1. En condiciones de circulación interrumpida o discontinua, va a ser difícil establecer esta relación intensidad-velocidad.
Se debe tener en cuenta que la velocidad está condicionada por factores muy distintos como los límites de velocidad, la progresión de los semáforos o la capacidad de intersecciones próximas y por tanto, los resultados obtenidos van a ser poco consistentes.
Figura 2.1: Relación Intensidad-Velocidad
Ecuación fundamental de flujo
Existe una ecuación que relaciona las tres variables fundamentales de la Ingeniería de Tráfico que acabamos de definir. Esta es válida para cualquier tipo de vía, aunque ha sido usada principalmente para el tráfico de autopistas.
Así, a través una serie de procesos matemáticos se obtiene la ecuación fundamental de flujo, que se define como:
m
V d i Dónde:
i = intensidad d = densidad
m
V = velocidad
Esta relación, relaciona las tres variables y permite calcular una de ellas, generalmente la densidad, en función de las otras dos.
Se debe tener en cuenta, que una carretera tiene una capacidad determinada y dicha capacidad se alcanza con unas condiciones concretas. Fuera de estas condiciones, la carretera va a permitir un tráfico menor que su capacidad.
Si la densidad es baja y la velocidad Vm alta, el producto dVm puede ser
pequeño, lo que implica que la intensidad será baja, y por tanto tendremos una capacidad infrautilizada, lo que no resulta un problema. El problema se produce cuando la densidad es alta y la velocidad baja, pudiendo incluso llegar a valer cero, lo que provocara que la intensidad también sea nula. Al final, se llega a la conclusión de que la velocidad constante es la que permite un mejor uso de la carretera.
2.3.- CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO
En la Ingeniería de Tráfico, la estimación de la capacidad y el nivel de servicio van a ser necesarios para la toma de decisiones y el planteamiento de los transportes.
2.3.1.- CAPACIDAD
Se va a definir como capacidad teórica de una vía, el número de vehículos que pueden atravesar dicha vía en un momento determinado.
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Una vez establecida la capacidad teórica de la vía (vehículos-hora), podemos obtener un número teórico máximo de vehículos que pueden circular. Este valor sin embargo, no va a poder ser adaptable al estudio real debido al tiempo de interferencia promedio.
La ‘General Electric Company’ desarrolló los diagramas de avance horario, que permiten obtener el número máximo de vehículos reales capaces de circular de forma que no se sobrepase la capacidad teórica de la vía, es decir, que la capacidad real utilizada sea menor que la capacidad teórica calculada, que se va a obtener de integrar la función de probabilidad de los mencionados diagramas de avance horario.
El empleo de estas curvas de probabilidad indica como a medida que nos acercamos a la capacidad máxima de la vía, la interacción entre los vehículos provoca mayores demoras y hace que aumenten los tiempos promedios del viaje. Por tanto, el tiempo de interferencia promedio va a ser proporcional al número de vehículos que operan en un tiempo dado.
De este modo, la capacidad de las carreteras se va poder expresar mediante diferentes fórmulas, que se encuentran restringidas por la ‘distancia segura’ que el conductor adopta en su conducción.
A su vez, la capacidad de una carretera varía con la velocidad y la separación, ya que a medida que aumenta la velocidad, el conductor tiende a aumentar la separación, y aparecen así los conceptos de separación y velocidad óptima, que son los que van a permitir que pasen un número máximo de vehículos por un punto en una hora.
Los estudios realizados señalan que dicha capacidad teórica máxima para un flujo de 2000 Veh/h se encuentra a 50 Km/h. Por otro lado, cuando la densidad aumenta de modo que no es posible sobrepasarla, el tráfico se va a mover aproximadamente a la misma velocidad y este es el momento de la densidad crítica u óptima, en cuyo caso cualquier aumento da lugar a una reducción de la velocidad y el volumen del tráfico.
Las condiciones ideales para el flujo máximo no interrumpido van a ser carriles de: 3.66 m, 1.83 m de ancho libre entre acotaciones laterales, nada de vehículos comerciales y visibilidad ilimitada.
Figura 2.2: Capacidad máxima de un carril
2.3.2.- NIVELES DE SERVICIO
El nivel de servicio es una medida cualitativa del funcionamiento de una vía, que indica la cantidad de transporte necesaria para satisfacer la demanda cuando dicha vía mantiene una determinada intensidad de tráfico.
El nivel de servicio en una vía que soporta una determinada intensidad de tráfico, va a tener que tener en cuenta un conjunto de factores:
Velocidad y tiempo de recorrido, tanto instantánea como la necesaria para recorrer un determinado tramo
Interrupciones, es decir, el número de paradas por kilómetro y su duración, así como la frecuencia y magnitud de los cambios bruscos de velocidad, necesarios para mantenerse en el flujo de tráfico
Libertad de maniobra, necesaria para mantener la velocidad deseada
Comodidad en la conducción
Economía, es decir, el coste económico directo de recorrer un cierto tramo
Accesibilidad, es decir, la facilidad para acceder a una determinada ruta
Frecuencia del servicio, que va a ser importante en el transporte comercial de pasajeros
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Para obtener estos índices es eficaz seguir los siguientes criterios:
Medir la intensidad y la capacidad en vehículos por hora para cada uno de los subtramos en los que es convenientes dividir el tramo de la vía.
Establecer los niveles de servicio para tramos de cierta longitud, aunque varíe en ellos la capacidad por cambios físicos de la vía o el tráfico por entradas y salidas. La clasificación del nivel de servicio del tramo correspondiente debe tener en cuenta las diferentes circunstancias de cada subtramo.
Analizar el tiempo de recorrido y la intensidad en subtramos semejantes, ya que la media ponderada de todos ellos establece el nivel de servicio del tramo total.
Fijar separadamente valores de la velocidad y de los índices intensidad-capacidad para los siguientes tipos de vías:
- Autopistas y autovías
- Carreteras de dos o más carriles - Grandes arterias urbanas
- Calles céntricas
Se establecen de esta forma seis niveles de servicio que abarcan todas las situaciones de tráfico que se pueden producir. En la siguiente figura vemos la relación entre los diferentes niveles de servicio y otras variables:
Los niveles de A a D se van a definir en función de unos límites determinados para la velocidad de servicio y de los índices de servicio intensidad-capacidad. El nivel E va a corresponder a situaciones próximas a la saturación y el nivel F cuando se sobrepasa la capacidad de la vía, las condiciones son inestables y la velocidad e intensidad pueden variar notablemente.
2.3.3.- CAPACIDAD EN INTERSECCIONES CON SEMÁFOROS
Uno de los principales motivos de interrupción del flujo de tráfico son las intersecciones, especialmente si están reguladas por semáforos como es lógico. Las intersecciones que no están reguladas por semáforos mantienen en la vía principal un flujo sin interrumpir a través de señales de stop en la vía secundaria.
Se establecen de nuevo seis niveles de servicio en las intersecciones reguladas por semáforo, identificados por las letras A, B, C, D, E y F.
Nivel A: representa un flujo libre, con un factor de carga de 0 y por tanto sin demoras
Nivel B: representa flujo estable, con un factor de carga de 0,1 Nivel C: representa un flujo estable, con un factor de carga de 0,3
Nivel D: se acerca al flujo estable, con un factor de carga de 0,7 y por tanto con algunas esperas y demoras
Nivel E: representa un flujo inestable, con un factor de carga entre 0,85 y 1 y por tanto con colas, esperas y demoras
Nivel F: representa un estado de congestión total
Como vemos a continuación, van existir unos factores que influyen en el nivel de servicio y la capacidad de las intersecciones reguladas por semáforos:
Condiciones físicas y de operación, como la anchura del acceso, la anchura de los carriles, si la operación es de uno o dos sentidos o si se permite el estacionamiento en las proximidades de la intersección, entre otras.
Condiciones ambientales, en las que destacan el factor de carga y factor de hora de máxima demanda.
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luz verde da tiempo a que salgan todos los vehículos del semáforo que esperaban, antes de volverse a cerrar el semáforo) y 1 (esto es que nunca da tiempo a que salgan todos los vehículos y siempre hay alguno que tiene que esperar más de un ciclo de semáforo).
El factor de hora de máxima demanda mide la solidez de la demanda y se define como la relación entre el número de vehículos contados durante la hora de máxima demanda y cuatro veces los contados durante los quince minutos consecutivos de mayor intensidad. Para intersecciones con cargas muy elevadas durante casi una hora, se van a utilizar factores de 0,85 y para intersecciones con flujos elevados durante períodos cortos, se suelen usar factores comprendidos entre 0,6 y 0,7.
Características del tránsito, como el porcentaje de vehículos que realizan giros (especialmente a la izquierda), el porcentaje de camiones y autobuses o los autobuses urbanos con paradas en alguno de los accesos a la intersección entre otros.
Medidas de control, como las señales de tráfico, la duración del ciclo de semáforo y la relación entre el tiempo de luz verde y el del resto del ciclo, las marcas en el carril de acceso o los pasos de peatones, entre otras muchas.
2.3.4.- CALIDAD DE SERVICIO
La calidad de servicio va a indicar la manera en que el nivel de servicio se encuentra disponible atendiendo a aspectos como:
Seguridad y confiabilidad
Flexibilidad (volumen, mercancía y ruta)
Rapidez
Tiempo de viaje puerta a puerta
Economía de energía
2.4.- CONTROL DEL TRÁFICO RODADO
Lograr la máxima seguridad de la red
Usar de forma eficiente la red viaria
Buscar la confiabilidad del movimiento
Este control del tráfico puede ser algo simple, pero también bastante complejo. El objetico de este control va a ser el mover los vehículos de la red lo más rápido posible y con las mínimas demoras, asegurando a su vez que no ocurran colisiones o que su probabilidad sea baja. Es decir, en definitiva se trata de obtener una intensidad de circulación máxima y con ello la velocidad óptima de circulación, que será la solución a nuestro ‘problema’.
Estos objetivos sin embargo, muchas veces entran en conflicto ya que además de la seguridad, confiabilidad y rapidez de los vehículos, está el objetivo de aprovechar al máximo la capacidad del tránsito de vehículos, y para ello se deberá tener en cuenta la velocidad máxima permitida y el horario.
Aunque los medios destinados a efectuar el control del tráfico de vehículos varían notablemente, este proceso de control se puede resumir en cuatro etapas:
1. Situación actual que requiera cambios en el movimiento de vehículos 2. Detección de esa condición que requiera cambios
3. Variación de las fuerzas sobre el vehículo
4. Cambio de los parámetros del vehículo (velocidad, dirección, etc.)
Este control, además de llevar el registro del movimiento de todos los vehículos, debe también proporcionar información para fines operativos.
Por otra parte, uno de los principales problemas del control del tráfico consiste en decidir que parte del control debe ser automático y que parte se debe dejar al operador (manual), que en la mayoría de los casos se encarga de realizar las funciones de vigilancia y en ocasiones con la posibilidad en casos de emergencia de anular los controles automáticos.
El resto de problemas relativos del control van a provenir del progresivo aumento de la complejidad de los aparatos de control y las cada vez mayores densidades del tránsito en vías o medios de densidad limitada, frente al tiempo de reacción y nuestra capacidad para comprender y tomar decisiones en este sentido.
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Por otro lado, a pesar de que existen diversas tecnologías de transporte y asignación de rutas que son sometidas a diferentes variaciones, todos los movimientos de los vehículos deben ser controlados de manera que tengan en cuentan la posibilidad de imprevistos, ya sea en situaciones que pueden requerir un cambio en el movimiento del vehículo donde se conoce de antemano el peligro y se pueda advertir de manera adecuada, o en algunas situaciones temporales más difíciles de tratar, como cruces de peatones o la existencias de vehículos en la carretera.
2.4.1.- CANALIZACIÓN
La canalización va a ser la forma más común de control del movimiento de vehículos. Su idea básica es la de dividir el movimiento de vehículos en categorías, de modo que el movimiento de todos los vehículos de una misma categoría sea lo más uniforme posible.
De esta forma, se ha advertido por ejemplo que la mediana en las autopistas ha reducido notablemente los accidentes de tráfico más que ninguna otra acción de control del tráfico.
2.4.2.- COMUNICACIONES
A pesar de que los iniciales sistemas de operación se apoyaban en reglas, señales o banderines, el control moderno de operaciones no puede existir sin un sistema de comunicaciones adecuado.
En la actualidad, los estudios relativos al transporte por carretera están orientados a sistemas que proporcionan una información detallada al usuario para lograr una mayor fluidez y aprovechamiento de las vías. Se trata de sistemas que analizan el flujo del tráfico en tiempo real, con lo que el conductor dispone de una información actualizada del estado de la vía. Un ejemplo de ellos, es el continuo aumento en la utilización de dispositivos GPS en los vehículos.
2.4.3.- LÍMITES DE VELOCIDAD
En ocasiones, va a existir la necesidad de limitar la velocidad de los vehículos en lugares específicos.
De este modo, el control del movimiento y la velocidad de los vehículos se realizan para asegurar que dos vehículos que viajan en la misma vía, no colisionen entre sí. Así, el segundo vehículo debe mantener una distancia de seguridad y una velocidad tal, que pueda parar o desviarse en el tiempo necesario para evitar colisionar con el primero. Esta situación se conoce con el término de control de seguimiento.
Por otro lado, también se utiliza el término de seguimiento de comportamiento en casos donde la conducta humana es un elemento que sirve para el control del vehículo y el proceso de decisión. Aquí, el conductor de cada vehículo va a ser el responsable de que su vehículo no colisione y por tanto, será el conductor quien deberá tener en cuenta la posición y velocidad del vehículo que le precede. En estos casos por supuesto, van a existir reglas de tráfico que sin embargo, no son siempre obedecidas.
2.5.- DISPOSITIVOS DE CONTROL DEL TRÁFICO
Los dispositivos de control del tránsito de vehículos se deben colocar próximos a las calles o carreteras. Estos dispositivos deben:
Satisfacer una necesidad del trafico
Atraer la atención de los conductores
Comunicar un mensaje claro y sencillo
Dar el tiempo necesario para dar la respuesta adecuada
2.5.1.- SEÑALES
Las señales son uno de los elementos más comunes y empleados para el control del tráfico y se van a encargar de dar una información restrictiva y advertir de condiciones peligrosas o situaciones como la circulación en un solo sentido, entre otras.
-ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DEL MODELO DE ONDA VERDE EN EL BARRIO DE LA RONDILLA-
David Salvador Ortega 27
2.5.2.- MARCAS
Otra forma muy común de control del tráfico es a través de la delineación de carriles y movimientos mediante marcas pintadas en el pavimento que contribuyen a guiar el flujo del tránsito de vehículos sin obligar al conductor a quitar la vista del camino.
2.5.3.- SEMÁFOROS
En el tráfico urbano, va a ser muy frecuente el recurrir al uso del semáforo como elemento de control de la intensidad de una intersección.
Su función principal va a ser la de regular el paso de los distintos grupos de vehículos o peatones, minimizando los problemas y demoras de forma segura y eficaz.
En lo relativo a los semáforos, habrá que tener en cuenta tres definiciones:
CICLO: Tiempo de duración de las fases sucesivas
FASE: Cada una de las secuencias del ciclo
DESFASE: va a hacer referencia al número de segundos que tarda en aparecer la indicación de luz verde en un semáforo, después de un instante dado, que se va a tomar como punto de referencia. Este va a poder ser expresado en % de ciclo y en ocasiones, se usa también para referirse al tiempo necesario para despejar ciertas intersecciones complejas.
Por su parte, los semáforos van a constar de dos elementos principales:
Regulador
Se va a encargar del control del ciclo de las luces de un semáforo según los movimientos del cruce correspondiente, a través de una serie de luces rojas y verdes.
Si se trata de un cruce con dos fases ‘a’ y ‘b’:
Tiempo de ciclo = Ta + Tb = Tiempo de la luz verde de los dos
Detector
Se van a emplear para detectar la intensidad de tráfico, de la cual va a depender la duración de ciclo. Estos miden la intensidad y se la transmiten a un regulador o programa que corrige la duración de los tiempos de ciclo. En general:
En los semáforos, va ser importante estudiar:
- Tiempo de ciclo optimo - Retraso medio
Tiempo de ciclo optimo
En los cruces de las diferentes intersecciones se debe regular el tiempo de luz verde, que debe ser proporcional a la intensidad:
𝑇𝑎 𝑇𝑏
⁄ = 𝐼𝑎 𝐼𝑏⁄
Dónde:
T= tiempo verde
En el caso de que los intervalos medios en las diferentes calles sean distintos, entonces: 𝑇𝑎 𝑇𝑏 ⁄ = 𝐼𝑎 ∗ 𝜏𝑎 𝐼𝑏 ∗ 𝜏𝑏 ⁄ Dónde:
= intervalos medios
En estos, se deberá de tener en cuenta tanto los tiempos de pedidas como la capacidad máxima de los diferentes semáforos.
De este modo, el tiempo del ciclo debe ser lo más grande posible con el objetivo de evitar las pérdidas, pero como el tiempo de espera del contrario va a ser grande, esto provoca que se forman grandes colas y en definitiva supone mayores pérdidas. Se busca por tanto, un tiempo de ciclo óptimo que se aproxime a un tiempo de ciclo mínimo:
La duración de C será igual al ∑ de todos los Ti:
𝐶 = ∑ 𝑇𝑖 𝑛 𝑖=1 = ∑ 𝑃𝑖 𝑛 𝑖=1 + 𝐶 ∗ ∑𝐼𝑖 𝐶𝑖 𝑛 𝑖=1 Llamando:
